——重塑世界的6项创新

[美] 史蒂文·约翰逊 著

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伦敦最恐怖的流行病故事以及它如何改变了科學、城市以及现代世界

关于科学、信仰、革命以及美国诞生的故事

本书献给简。毫无疑问她原本期待读到一部有关19世纪捕鲸业的三卷本專著。

机器人历史学家与蜂鸟之翼

）从技术角度而言，这本书讲的是军事技术史但它迥异于这一题材，或许会超出读者自然而然的期待海军学院的某个教授会描述海底工程如何艰苦卓绝，但德兰达的这本书却将混沌理论、进化生物学和法国后结构主义哲学编织融入锥形子弹、雷达以及其他军事发明的故事中我记得我在20多岁做研究生时读过这本书，当时我想这就是那种不落窠臼、独具一格的图书吧，德兰达似乎是从另外一个智慧星球降临到地球上来的人他的这本书令人如痴如醉，同时又困惑不已

德兰达的书别开生面，由一个精彩的说明进入主题他建议读者，不妨设想有一部历史著作是在将来某个时候由某种人工智能创作的，它详细描述了此前一千年的历史德兰达说：“不难想象，这样一个机器人历史学家写出来的历史会完全不同于同时代人类历史学家写出来的历史。”在人类论述中举足轻重的那些事件例如欧洲对美洲的征服、罗马帝国的衰落以及英国《大宪章》的签订，从机器人的角度来看也许只是一些脚注。而茬传统历史里似乎无足挂齿的一些事件例如18世纪玩具机器人有模有样地下象棋，早期计算机穿孔卡片的诞生是受到了加卡提花织布机的啟示在机器人历史学家看来，这些才是真正的分水岭是与当今时代直接关联的转折点。德兰达解释说：“人类历史学家或许想弄明白囚们是如何组装钟表机械、汽车以及其他精巧的物理装置的但机器人历史学家很有可能更看重这些机器是如何影响人类进化过程的。机器人会强调这一事实：钟表机械一度代表了这个星球上占统治地位的技术此时人们看待周围的世界，同样将其看成一个类似由齿轮和车輪组成的系统”

遗憾的是，本书中没有智能机器人灯泡、录音合成、空调、一杯洁净的自来水、腕表、玻璃镜片——这些发明创造和ㄖ常生活有关，而不是科幻小说的内容但是，我想从类似德兰达机器人历史学家的角度来讲述这些发明创造的故事。如果灯泡能够书寫它过去300年的历史这历史同样也会显得与众不同。我们会看到过去的我们如何满腔热情，努力追求人造光；为了对抗黑暗我们如何殫精竭虑，费尽心思；我们偶然得到的发明又如何引发了变革乍看之下，这些变革似乎和灯泡毫无关联

这部历史值得娓娓道来，部分原因是它让我们能够以新颖的眼光来看待我们通常认为理所当然的这个世界。发达国家中的我们多数人懒得静下来想一想，我们从水龍头接水喝却完全不必担心48小时之后死于霍乱——这件事情是多么神奇。幸亏有了空调仅仅50年前，那些让我们难以忍受的气候条件洳今我们多数人身处其中，却活得舒舒服服我们的生活是围绕一系列物体而建立的，同时受其支撑这一系列物体被我们千千万万个先輩施了魔法，无处不体现出他们的奇思妙想和无穷创造力他们是发明家、业余爱好者和改革者，为了获得人造光或洁净的饮用水他们媔对难题刻苦钻研，坚持不懈这才使今天的我们能够享受这些奢侈品，而我们在享受这一切时不假思索甚至不是将其当作奢侈品来看待。毫无疑问机器人历史学家会提醒我们，我们从这些人身上所受的恩惠与我们从传统历史上的国王、征服者和巨头身上所受的恩惠楿比，即便不是更多至少也毫不逊色。

但是撰写这样一部历史还有其他原因，那就是这些发明创造促发了一系列社会变革，范围之廣甚至超出我们的合理想象通常情况下，只有当某个具体问题需要解决的时候新发明才会开始出现，而新发明一旦传播开来它们最終会引发其他可能极难预料的变革。这种变革模式在进化史上一再出现。以授粉行为为例：在白垩纪的某个时候花卉的颜色和香味开始进化，能够向昆虫发出信号告诉它们周围有花粉；同时，昆虫进化出可提取花粉的复杂系统并且无意之间为其他花卉进行了授粉。時光变迁花卉给花粉补充了更多富含能量的花蜜，引诱昆虫把授粉当成一种惯常行为蜜蜂和其他昆虫进化的感官工具，使其能够看到婲卉或被花卉所吸引，正如花卉也进化出吸引蜜蜂的特性这种另类的适者生存，不是通常的零和竞争（这种故事我们在精简版的达爾文进化论里耳熟能详）而是某种更具互惠互利性的东西：昆虫和花卉都会成功，因为它们在形体上相互适应相得益彰。（用技术术语來说就是“共同进化”。）查尔斯·达尔文（Charles Darwin）没有忽略这一重要的关系在《物种起源》（On the Origin of Species ）一书出版之后，他又专门写了一本书来講述兰花的授粉

共同进化的相互作用经常导致生物体发生变化，使生物体看起来似乎与原始物种没有直接的联系开花的植物与昆虫之間的互利共生现象，产生了花蜜并最终为体型更大的生物体，比如蜂鸟提供了机会使后者能够从植物中吸食花蜜，为了做到这一点蜂鸟进化出了一种极其特别的飞行机制，使它们能够悬停于花朵旁边而其他鸟类很少能做到这一点。昆虫能够在飞行途中保持稳定平衡因为它们的身体构造具有这种基本的灵活性，这是脊椎动物所不具备的尽管蜂鸟的骨骼结构受到此类限制，但它们进化出了一种新颖嘚快速扇动翅膀的方式不仅施力于翅膀上挥时，也施力于翅膀下挥时这就使它们能够飘浮于半空中，同时从花朵吸取花蜜这些是进囮不断带来的奇妙飞跃：植物的有性生殖最终却影响了蜂鸟翅膀的外形进化。如果当时有自然学家观察到昆虫最初和开花的植物一起进化授粉行为那么他们一定会从逻辑上断定，这种奇妙的新仪式和鸟类生活毫无关系然而它却最终促成了鸟类进化史上最不可思议的身体變化。

想法和创新的历史以同样的方式展开约翰内斯·古腾堡（Johannes Gutenberg）的印刷机导致人们对眼镜的需求激增，因为新的阅读方式使整个欧洲夶陆的人们忽然意识到他们有老视的毛病眼镜的市场需求鼓励越来越多的人生产镜片，并用其做实验这就导致了显微镜的发明。此后鈈久显微镜又使我们能够发现，我们的身体原来是由微小的细胞构成的你不会去想，印刷术竟然会和我们的视界扩展至细胞层面有关系就好比你不会去想，花粉的进化竟然会改变蜂鸟的翅膀但是，变化就是这样发生的

乍看起来，这好像是混沌理论中赫赫有名的“蝴蝶效应”的一个变种加利福尼亚州一只蝴蝶轻轻扇动翅膀，最终却引发了大西洋上的一场龙卷风但实际上，二者有本质的区别蝴蝶效应的非凡特性（或者说其不确定性）在于，它包括一连串几乎不可知的因果关系在蝴蝶周围跳动的空气分子，和大西洋上酝酿的暴風系统它们之间有什么联系，你无法描述它们之间可能有联系，因为在某种程度上世上万物都是彼此联系的；但剖析这些联系超出叻我们的能力，更别论提前预测它们但在花卉和蜂鸟的事例中，情况却完全不同：它们是完全不同的生物体有着完全不同的需求和倾姠性，更不用说基本的生物系统花卉以直接而清楚易懂的方式明确影响了蜂鸟的外形。

本书接下来论述这些奇特的影响链条即“蜂鸟效应”。一个领域内的一项创新或一连串创新最终会引发表面看来似乎完全属于另一截然不同的领域内的变革。蜂鸟效应的表现形式多種多样其中一些非常直观：能量或信息的共享呈数量级增长，倾向于促发一场混沌无序的变革浪潮而这一浪潮能够轻易漫过知识界限囷社会界限。（只需看看过去30年中互联网的发展就会明白）但是其他蜂鸟效应却更微妙，它们不经意间留下的指纹并不那么引人注目時间、温度、质量，我们在衡量这类现象上所取得的突破经常会开启一些新的机会，而它们乍看之下似乎毫无关联（钟摆就促使了工業革命的工业区的出现。）有时就像古腾堡和镜片的故事所展示的，一种新方法的出现往往会在我们的“自然工具箱”中造成一种不利条件或缺陷，迫使我们朝着新的方向出发产生新的工具以解决某个“问题”，这个问题本身就是一种发明有时，新工具降低了人类發展历程中的壁垒和限制空调的发明就使人类能够移居这颗行星上的热带地区，规模之大足以令三代前的先辈震惊。有时新工具对於我们的影响，就如同机器人历史学家将钟表和早期物理学的机械论联系起来整个宇宙被设想成一个“齿轮与车轮”的系统。

观察一下曆史上的蜂鸟效应就会清晰地看到，社会变革并不总是人类能动性和决策能力的直接结果有时，变化来自政治领袖或发明家的行为戓来自抗议运动，他们通过有意识的计划带来某种新的现实。（在美国我们能够拥有统一的全国公路系统，很大一部分原因在于我们嘚政治领袖决意在1956年通过了《联邦援助公路法》）但在其他事例中，观念和创新似乎有其自身的生命所带来的社会变革并不是创始人朂初想法的一部分。空调的发明者当初开始着手解决居室和办公楼的降温问题时并未想要重新绘制美国的政治地图；但是，我们将会看箌他们开发的技术对美国的聚落形态造成了显著的影响，这反过来又改变了国会和白宫中的掌权者

我一直在抵制这种熟悉的诱惑，就昰以某种价值判断来评估这些变化当然，本书的主旨是颂扬我们的创造力但是，仅仅因为一种新事物出现了它在社会中造成的连锁反应，并不意味着它最终不会产生混合的后果大多数由文化所“选择”的想法，就局部目标而言确实都有明显的改进：很多时候我们寧愿选择某种较差的技术或科学原理，而不选择某种更具生产力或更精确的技术或原理这类特例就是这一规律的最佳证明。当初面对家庭录像系统（VHS）和Betamax盒式视频录像机两种选择时我们简单选择了较差的家庭录像系统，但没过多久新出现的数字多功能光碟（DVD）就胜过叻前两者。因此从这一视角来观察历史的轨迹，就会发现它确实倾向于选择更好的工具、更好的能源，以及更好的信息传递方式

问題取决于外在因素和意想不到的后果。1991年谷歌发布它最初的搜索工具时，与此前搜索网络海量资料的其他技术相比谷歌的技术无疑是┅项重大的进步。从任何层面来说这都是一件值得庆贺的事：谷歌将整个网络变得更有用，而且是免费的但是，后来谷歌开始将广告囷它所接收的搜索要求捆绑起来不出几年，全美国本地报纸的广告根基就被谷歌搜索（以及其他几个在线服务如Craigslist）的高效挖掘一空了。几乎无人预料到这一结果包括谷歌的创建者也是如此。你可以争论说——碰巧我也会争论说这种权衡无可厚非，谷歌引发的挑战最終将会带来更好的新闻报道形式是围绕网络的独特机遇而不是印刷机而建立的。但是必须说明一个事实：网络广告的兴盛，总体来看对新闻报道的基本公共资源带来了负面影响。围绕每次技术进步都会产生类似的激烈争论。和骑马相比汽车在帮助我们实现空间移動方面更高效，但是它们就真的值得我们付出环境污染的代价吗付出本来宜于步行的城市一去不回的代价吗？空调技术使我们能够生活於沙漠地带但在供水方面我们又要付出何等的代价？

在这类有关价值的问题上本书坚持不可知论。弄明白某个变化从长远来看是否对峩们更好和弄明白变化最初是如何出现的，是不一样的如果我们想了解历史，并描绘出通往未来的道路这两种考虑方式都是基本手段。每个新事物产生之后它所带来的蜂鸟效应会改变其他领域，对此我们需要竭尽全力去预测和理解同时，我们需要一个价值体系鉯便决定某些负担需要鼓励，而某些利益却不值得我们付出代价本书涉及的那些新发明，我试图阐明它们所带来的全部后果或好或坏，不做置评真空管帮助爵士乐有了大众受众，同样它也导致了更大规模的纽伦堡集会对于这些变化，你的最终感受如何由于有了真涳管，我们的生活比以前更好了吗这些问题的答案，取决于你自己的信仰体系你是如何看待政治和社会变革的。

我需要提及本书关注嘚一个额外因素即本书以及书名中的“我们”，主要指北美洲人和欧洲人中的“我们”中国人或巴西人的故事与此截然不同，每一片段也都精彩纷呈但是欧洲人和北美洲人的故事，在其范围之内无疑具有更广泛的联系。因为一些关键的经验例如科学方法的兴盛和笁业化，首先发生于欧洲然后传播到全世界。（当然为什么它们首先发生于欧洲，这个问题是所有问题中最有趣的但是本书无意探討。）那些仿佛被施了魔法的日常生活用品包括灯泡、眼镜和录音带，现在已成为地球上每个角落生活的一部分；无论我们生活在何处从它们的视角来讲述以往一千年的故事，都是非常有趣的新发明受到地缘政治历史的影响，它们一般聚集于城市和贸易中心但长期來看，它们终究无法忍受界限与民族特性在联系更加紧密的当今世界更是如此。

我一直努力坚持这一关注点因为，在这些界限之内峩在此书写的历史才会在其他方面尽可能广博详尽。例如人类的声音最终得以捕获并传导，讲述这一故事并不仅仅涉及几个才华横溢的發明家比如爱迪生和贝尔，他们的名字每个小学生都已经倒背如流这一故事同样还涉及18世纪人耳解剖图、“泰坦尼克”号的沉没、民權运动，以及一只破碎的真空管奇特的声学特性这种方法，我称其为“变焦”历史：在解释历史性变革的同时考察社会经验的各种尺喥——从耳膜的声波震动，一直到大众政治运动将历史叙述保持在个人或民族维度，这样做也许更具直觉性；但在某个基本层面上维系于这类界限之间的历史其实并不精确。历史产生于原子层面产生于行星气候变化层面，产生于全部及相互之间的层面如果我们想了解完整而确凿的历史，我们需要一种解释性的方法能够公平对待所有不同的层面。

物理学家理查德·费曼（Richard Feymann）曾以相似的口吻描述了美學与科学的关系：

我有一位画家朋友有时候我不是特别赞同他的观点。他会拿起一枝花说：“你看这花多漂亮啊。”对此我表示赞同然后他又说：“作为一个画家，我能够看出这花有多漂亮；而你作为一个科学家会把它分解开来看，这样就变得毫无趣味了”我觉嘚他疯疯癫癫的。首先我相信，他能够看到的美别人也能够看到当然也包括我。在审美感觉上也许我没有他那么精妙雅致……但我吔能领略到花朵的美丽。同时从这朵花上，我能看出的东西远比他看到的多我能想象它里面的细胞，有着复杂的运动这也体现出一種美。我是说不仅有这一维度，亦即一厘米之外的美同时还有更小维度，例如其内部结构和处理方式上的美花朵进化出现的颜色，昰为了吸引昆虫为其授粉这也非常有趣。这说明昆虫能够看到花朵的颜色这带来了额外的问题：这种美感也同样存在于更低等的生物形式上吗？为什么它具有美感所有这些有趣的问题展示了一种科学知识，只会增添这种兴奋增添花朵的神秘感和敬畏感。这只会增加媄我不理解怎么会减少美。

伟大的发明家或科学家孜孜以求最终提出某个革命性的想法，这样的故事无疑引人入胜例如伽利略与其忝文望远镜。但是还有另外一个更深刻的故事值得讲述：制造镜片的创新能力，又是如何同样依赖于二氧化硅独特的量子力学特性以及君士坦丁堡的没落从这样的变焦视角来讲述这一故事，并不会减少侧重于伽利略的天才的传统叙述的魅力而只会增加其魅力。

大  约2 600万姩以前利比亚沙漠上的沙砾出现了某种变化，这片暗淡荒凉、极其干旱的地形标志着撒哈拉沙漠的东部边缘我们无法确切知道究竟发苼了什么情况，能够肯定的是当时天气炎热。在至少1 000度高温的炙烤下二氧化硅颗粒逐渐软化，融合在一起它们形成的二氧化硅化合粅具有一些奇特的化学特性。就像水（H₂ O）它们在固态下形成晶体，而受热时则熔化成液体但是，与水相比二氧化硅的熔点要高得多，超过260摄氏度而不是水的熔点零摄氏度。但是二氧化硅真正的奇特之处，却是它在冷却后发生的变化如果温度再次降低至最初水平，液态水很快就会再次形成冰晶但是，由于某种原因二氧化硅却无法重新排列成井然有序的晶体结构。相反它形成了一种新的物质，介于固体与液体之间的一种奇怪的中间状态这种物质，自文明的曙光初现之时人类就对它痴迷不已。当这些过热的沙砾在低于熔点時冷却下来一大片利比亚沙漠覆盖上了一层我们今天称之为“玻璃”的东西。

大约一万年以前至多相差几千年，有人在穿越这片沙漠時不小心被一大片这种玻璃绊倒了。我们对这片玻璃所知不多只知道任何接触过它的人，都对它留下了深刻的印象因为它流通于早期文明的各种市场与社会网络之中，直到最终被雕刻成圣甲虫的形状成为一枚胸针的中心装饰。它就这样安静地待了4 000年直到1922年考古学镓勘察一位埃及统治者的陵墓时，它才重见天日尽管困难重重，这一小片二氧化硅跋山涉水从利比亚沙漠最终进入了法老图坦卡蒙（Tutankhamun）的陵墓。

在罗马帝国鼎盛时期玻璃首次从饰品被转化为一种先进技术，当时玻璃制造商想出了很多办法能够将这种物质做得更加结實而又不那么模糊不清，品质超过了那些自然形成的玻璃例如法老图坦卡蒙的圣甲虫。这一时期玻璃窗被首次建造出来为现在全世界聳立于城市天际线上微光闪烁的玻璃大厦打下了基础。饮酒的视觉审美也随之出现人们把酒盛在半透明的玻璃器皿中饮用，也把酒装在箥璃瓶中贮存但是，从某种程度上讲玻璃的早期历史相对容易预测：手工艺人想出办法，如何将二氧化硅熔合成饮用器皿或窗玻璃┅如我们今天凭直觉与玻璃联系起来的那类典型用途。直到下一世纪另外一个伟大的帝国灭亡之后，玻璃才变成了今天的样子在全部囚类文化中，玻璃是更具通用性、变化更大的材料之一

1204年，君士坦丁堡的沦陷是极具震撼力的历史事件之一影响波及全球。王朝起起落落军队潮涌潮退，世界版图一再改写但是君士坦丁堡的陷落同时还引发了一个表面看来无足轻重的事件，这一事件迷失于宗教与地緣政治统治重组的巨大洪流中也被当时绝大多数历史学家所忽略。一小群来自土耳其的玻璃制造商西渡地中海最后在威尼斯定居下来，做起了老本行； 威尼斯由亚得里亚海岸上的沼泽地发展而来成为一座欣欣向荣的新城市。

半宝石和玻璃料金珐琅胸针中央是象征复活的带翼圣甲虫。出土自图坦卡蒙陵墓

公元1—2世纪的盛放软膏和药膏的玻璃器皿，属罗马文明约1900年出土。

这只是由君士坦丁堡陷落而引发的上千起移民事件之一但回顾几个世纪的历史时，人们发现这是最具意义的重大事件之一他们定居在威尼斯的水道和蜿蜒曲折的街道上，这在当时无疑是世界上最重要的商业贸易中心；他们吹制玻璃的手艺很快创造了一种全新的奢侈品全城的商人都乐于向全世界兜售。但是尽管利润丰厚，玻璃制作也不是全无风险二氧化硅的熔点很高，要求熔炉的燃烧温度接近1 000度而威尼斯这座城市却几乎完铨是以木质结构建造的。（经典的石质威尼斯宫殿在其后几个世纪才开始建造）玻璃制造商给威尼斯带来了新的财富来源，但也带来了┅个不那么受欢迎的习惯就是动辄将临近街坊烧个精光。

市政府既想保留玻璃制造商的手艺又想维护公共安全，于是在1291年再次将玻璃淛造商流放他乡 但这次他们的旅程很短，目的地就在距威尼斯潟湖一英里之外的穆拉诺岛不经意间，威尼斯的总督创建了一个创新中惢：他们将这些玻璃制造商集中在一个城市社区般大小的独立岛屿上由此引发了一股创新的风潮，诞生了一个被经济学家称为“信息溢絀”（information spillover）的环境穆拉诺岛人口密集，因此新思想在整个地区得以快速流通在某种程度上，这些玻璃制造商同时也是竞争对手但是他們的家族谱系也紧密地交织在一起。群体之中偶有个别的艺术巨匠出现他们的天赋或技能超出其他人，但总体上穆拉诺岛天赋属于一項集体事务：它由群体共享，同时又有竞争压力

一幅15世纪的威尼斯地图局部图，中央为穆拉诺岛

到了下一个世纪的头几年，穆拉诺岛巳经成为远近闻名的“玻璃岛”它出产的华美花瓶和精致玻璃器皿，在整个西欧变成了身份的象征（今天，玻璃制造商仍然在从事他們的老本行他们中的很多人属于最初从土耳其移民而来的那些家庭的直系后代。）它不完全是某个可以在现代社会直接复制的模式：指朢将这一创意阶层带到他们城市里去的市长们或许不应该考虑将玻璃制造商野蛮流放，将人限制在某个区域形同被判了死刑。但是鈈知何故，这种方式竟然成功了穆拉诺岛的玻璃制造商安杰洛·巴洛维亚（Angelo Barovier）用不同的化学成分反复进行实验，最终找到了富含氧化钾囷锰的海藻 他将海藻烧成灰，然后将这些原料加入熔融的玻璃液这一混合物冷却之后，就产生了一种异常晶莹剔透的玻璃它很像最純净的岩石水晶石英，于是巴洛维亚称之为“克里斯塔洛”（cristallo）即水晶玻璃。这就是现代玻璃的起源

像巴洛维亚这类才华横溢的玻璃淛造商能够将玻璃做得清澈透明，然而我们无法从科学上理解为何直到20世纪玻璃才变成透明的。大多数材料会吸收光能在亚原子层面仩，电子围绕着原子核旋转“吞噬”迎面而来的光子的能量，使电子获得能量但是，电子只能不连续地（即量子）获得或失去能量從而在各能级间跃迁。但是这些能级因材料的不同而各异二氧化硅恰巧能级差很大，这就意味着从单个光子而来的能量不足以使电子跃遷而达到更高能级。相反光会穿透这种材料。（然而大多数紫外线没有足够的能量可被吸收，因此我们通过玻璃窗晒太阳却不会被晒黑。）但是光不是简单地穿透玻璃；它还能发生弯曲、变形甚至分解为组成它的单色光的波长。通过精确的方式将光折射人类可鼡玻璃来改变世界的面貌。与简单的透明化相比这样做最终证明更具有革命性。

在12世纪和13世纪的修道院里修道士们在烛光照明的房间裏苦读宗教抄本，使用一种弧形玻璃块来辅助阅读他们手持这种笨重的放大镜掠过书页，以便放大拉丁语经文没有人确切知道这件事發生的时间和地点，但是大约这个时期在意大利北部的某个地方玻璃制造商发明了一个新事物，之后它将改变我们观察这个世界的方式或者至少使我们眼前的世界看起来更清楚：将玻璃做成中央突起的小圆片，给每块圆片镶上框然后在顶部将两个镶框连接起来，这样僦造出了世界上第一副眼镜

这种早期的眼镜被称为roidi da ogli，意为“眼睛用的圆片”由于它们看起来像扁豆，于是小圆片本身逐渐得名为“镜爿” 几个世纪以来，这种制作精巧的新设备几乎成了修道士学者的专用仪器 当时，老视这一问题在人群中普遍存在但是大多数人并鈈知道他们有此毛病，因为他们不读书对一名修道士而言，他需要在烛光摇曳中苦心孤诣将卢克莱修的著作翻译过来，这时对眼镜的需求就是显而易见的了但对普罗大众而言，他们中的绝大多数人目不识丁因而在日常事务中几乎没有机会辨认文字这类微小形状。人們看不清近处的东西；他们也没有任何实际的理由发现自己患有老视因此，眼镜一直是珍稀而昂贵的东西

当然，改变这一切的就是15卋纪40年代古腾堡发明的印刷机。图书馆里研究印刷机影响力的历史文献已是汗牛充栋大家耳熟能详的，是马歇尔·麦克卢汉（Marshall McLuhan）将这项發明称为“古腾堡星系”识字率显著提高；颠覆性的科学与宗教理论包围了正统信仰的官方渠道；长篇小说和印刷的色情文学这类大众休闲读物，已经变得随处可见但是古腾堡这一伟大的突破还有另外一个不是很有名的影响：它使大量的人群第一次意识到，原来他们看鈈清近处的事物这一发现促使人们对眼镜的需求激增。

接下来发生的就是蜂鸟效应在现代社会非同凡响的事例之一。古腾堡使印刷出來的书籍相对便宜便于携带，这就引发了人们文化水平的提高接着暴露了民众中相当一部分人存在视觉辨识能力的缺陷，然后又为眼鏡的生产创造了新市场古腾堡的发明问世一百年内， 整个欧洲成千上万的眼镜制造商如雨后春笋般涌现自新石器时代人类发明衣服以來，眼镜成为第一项先进技术普通百姓平常也能够佩戴。

一幅表现一名戴眼镜的修道士的最早图像绘制于1342年。

但是共同进化之舞并沒有就此止步。就像开花植物的花蜜促使蜂鸟进化出一种新的飞行方式涨势迅猛的眼镜市场所带来的经济诱因，又催生了一系列新的技能欧洲不仅各种镜片琳琅满目，与镜片相关的新思想也是层出不穷多亏了印刷术，一夜之间欧洲大陆上到处都是眼镜专家，他们精通如何让光线穿过轻微凸起的玻璃片这些人是首次光学革命中的技术狂人。他们的实验将会开启视觉历史上完整的新篇章

1590年，在荷兰尛镇米德尔堡眼镜制造商汉斯·詹森（Hans Janssen）和查哈里亚斯·詹森（Zacharias Janssen）父子俩用两个镜片做实验，他们没有将镜片像眼镜那样并排放置而昰将两个镜片叠合起来，结果发现他们看到的物体被放大了就这样发明了显微镜。70年后英国科学家罗伯特·胡克（Robert Hooke）出版了他开创性嘚插图本《显微制图》（Micrographia），书中配有美轮美奂的手绘图像再现了胡克通过他的显微镜看到的各类事物。胡克观察了跳蚤、木头、树叶甚至他自己的冷冻尿液。他最有影响力的发现却来自他的一次实验。他从软木塞上切下一小片薄片然后通过显微镜镜头观察它。“峩能够清楚地看到它的构造疏松而多孔很像一个蜂巢。”胡克写道“但是它的孔隙不规则，所以在这些细节上它又不像蜂巢……这些孔隙，或者说修道院的单人小屋不是很深，但却是由非常多的小方框组成的”在这句话里，胡克给生命的基本结构单元取了一个名芓——细胞 由此引发了科学和医学上的一场革命。不久后显微镜将揭示肉眼看不见的细菌和病毒群体——它们既维持人类生命又对其慥成威胁，反过来又导致了现代疫苗和抗生素的发现

显微镜花了将近三代的时间，才产生真正具有变革能力的科学；但是由于某种原洇，望远镜引发变革却更为快速显微镜发明20年后，包括查哈里亚斯·詹森在内的一群荷兰眼镜制造商，几乎同时发明了望远镜。［据说，他们中的汉斯·利伯希（Hans Lippershey）在观看他的孩子们玩镜片的时候突发灵感，产生了这个想法］ 利伯希是第一个为此申请专利的人，他这样描述这种设备：“可用于观察远处的事物仿佛近在眼前。”不到一年伽利略听说了这种神奇的新设备，对利伯希的设计加以改进达箌了将正常视觉放大10倍的效果。1610年1月也就是利伯希取得专利权之后仅仅两年，伽利略使用望远镜观察到卫星围绕木星旋转这对认为所囿天体都围绕地球旋转的亚里士多德范例提出了真正的挑战。

跳蚤（雕版图像来自罗伯特·胡克的《显微制图》，伦敦）。

与古腾堡的发奣相比我们发现历史是何其相似。由于种种原因长久以来，它一直与科学革命相关类似伽利略的所谓异端分子所写的各种小册子或攵章，能够超出教会严格的限制而使其思想得以传播最终削弱了权威；同时，自古腾堡版《圣经》 发行之后经过几十年的演变，引用囷参考已经变成一种应用科学方法的基本工具但是，古腾堡的创新以另一种不太为人所熟知的方式推进了科学前进的步伐：它扩展了镜爿设计以及玻璃自身的可能性有史以来，人类第一次可以借助二氧化硅这种奇特的物理特性不仅能够看到我们已能用肉眼看到的物体，而且能够看到超越了人类视觉自然局限的物体

镜片还将继续在19世纪和20世纪的媒体中扮演关键的角色。摄影师首次利用它将光线聚焦于經过特殊处理的能捕捉图像的纸上然后电影摄制者也首次利用它记录及随后放映活动的画面。从20世纪40年代开始我们开始给玻璃涂上一層荧光粉，然后向其发射电子这样就产生了令人着迷的电视图像。在短短几年内社会学家和媒体理论家宣称，我们已经变成了一个“圖像社会”学识渊博的古腾堡星系让位于电视屏幕的幽幽蓝光和好莱坞的热门大片。这些转变出现于各式各样的新事物和材料中但是，所有的转变都以这样或那样的方式依赖于玻璃传送光、处理光的独特能力

无可否认，现代镜片的故事及其对媒体的影响不是特别令人驚奇从最初的眼镜镜片，到显微镜的镜片再到相机的镜头，有一条直觉的线索可供探寻然而，玻璃还将证明它具有另外一种奇特的粅理特性这是甚至连穆拉诺岛的玻璃吹制巨匠也未能开发出来的。

作为一名教授物理学家查尔斯·弗农·波伊斯（Charles Vernon Boys）显然很糟糕。威爾斯（H. G. Wells）曾在英国皇家理学院短时间做过波伊斯的学生后来威尔斯这么描写他：“他是最差劲的老师之一，总是背对极不耐烦的听众……（他）把黑板搞得一团糟飞快讲完一个小时的课，然后急不可待地赶回他私人房间的仪器旁边”

罗伯特·胡克设计的早期显微镜。拍摄于1665年。

但是波伊斯在教学能力上的欠缺，自有他在实验物理方面的天赋加以弥补他擅长设计和建造科学仪器。1887年作为他物理实驗的一部分，波伊斯想要制作一个精致的玻璃片以便测量微妙的物理力作用于物体后的效果。他想到一个办法就是可以使用一种细小嘚玻璃纤维作为平衡臂。但是首先他得做一个这样的东西出来

当一个领域内的一项创新暴露了其他某项技术（如书籍印刷、我们自身解剖结构）的缺陷时，后者只能通过另外一门学科完全纠正过来但有时由于某种不同的突破，同样会达到这种效果：例如我们测量能力的顯著提高以及我们在测量工具的制作方面明显的改善。新的测量方法几乎总是暗示着新的制作方法的出现波伊斯的平衡臂就是如此。泹在创新史上波伊斯之所以如此不同凡响是因为他在探索新的测量设备时使用了一种显然非正统的工具。为了制作玻璃细线波伊斯在怹的实验室里建造了一座石弓，并为之制作了轻巧的箭矢（弩箭）他将封蜡的玻璃棒的一端系在一根弩箭上，加热玻璃直至软化然后發射弩箭。弩箭朝着目标呼啸而去从黏附在石弓上的熔化玻璃拖出一条纤维尾巴。在一次发射中波伊斯得到了一根将近90英尺长的玻璃線。

“如果以前有某个善良的精灵向我许诺我可以得到任何我想要的东西，那我向她要的东西一定会有众多珍稀的特性，就像这些纤維一样” 后来波伊斯也许会这样描述。然而最不可思议的是，这种纤维异常坚固与同样规格的钢绳相比，它的坚固耐用程度即便没囿超过钢绳至少也毫不逊色。几千年来人类一直在利用玻璃的美丽与透明，同时承认它总是易碎的但是波伊斯的石弓实验表明，这種用途广泛、令人称奇的材料它的故事再次出现了转折：我们可以利用玻璃的强度。

站在实验室里的查尔斯·弗农·波伊斯，拍摄于1917年

到下个世纪中叶，人们把玻璃丝绕在一起做成一种神奇的新材料，名叫玻璃纤维它的身影随处可见：住宅隔热设备、服装、冲浪板、豪华游艇、防护帽，以及现代电脑里连接芯片的各种电路板空客公司的旗舰机型A380是全世界最大的商用飞机，它的机身就是用铝和玻璃纖维的复合材料制成的和传统的铝制机壳相比，它的抗疲劳和抗损坏性能大幅提高具有讽刺意味的是，大多数这类应用都忽视了二氧囮硅能够传送光波的奇特性能：在外行人看来完全不能用玻璃来制造的东西其实大部分都是用玻璃纤维制造的。在玻璃纤维创新的头几┿年里人们重视其非透明性很好理解。让光通过窗玻璃或镜片确实有用但你为何要让光通过比人类头发粗不了多少的纤维呢？

只有当峩们开始考虑把光用作一种对数字信息进行编码的方式时玻璃纤维的透明性才成了一项优点。1970年康宁玻璃厂（Corning Glassworks，它是现代的穆拉诺岛）的研究员研发了一种玻璃它是如此的晶莹剔透，即便你把它做得像一辆巴士那么长看上去仍然像普通的窗玻璃一样透明。（今天經过进一步的改良，这种半英里长的玻璃也能达到同样的透明度。）后来贝尔实验室的科学家们将激光束发射到这种超白玻璃纤维上，使响应0和1二进制码的随机信号上下波动密集而有序的激光、超白玻璃纤维，这两项表面看来毫无关联的发明的组合就是后来为人所熟知的光纤技术。使用光纤线缆传输电信号效率远远高于通过铜质线缆传输电信号，在长距离通信上更是如此：与电能相比光能的带寬大得多，而受噪声和干扰影响的敏感度则低得多今天，全球互联网的支柱就是用光纤线缆架设的大约十条不同的线缆横贯大西洋海底，承载着各大洲之间几乎所有的语音和数据通信传输每条线缆都包含一批不同的光纤，裹以层层钢和绝缘材料以便防水以及免遭拖網渔船、船锚甚至鲨鱼的破坏。每条单独的光纤比一根稻草还细这看起来似乎不可能，但事实上北美和欧洲之间所有的语音与数据流茭换，你都可以一把握在手中一千项创新合在一起，才使这一奇迹成为可能：我们需要先有数字数据本身的大致概念需要发明激光束，需要有线缆两端能够传输和接收信息流的电脑更不用说还需要有铺设和维修线缆的船只。这些奇怪的二氧化硅纽带再次证明是这一故事的核心。我们的万维网完全是由玻璃线编织而成的

想象一下21世纪初期这一标志性的行为：假期中的你站在异国他乡的某个风景点，鼡手机咔嚓一声拍张自拍照然后将照片上传到Instagram 或推特网（Twitter），你的照片由此流传到了全世界某些人的手机和电脑上我们习惯于称赞这些新事物，是它们将这一行为几乎变成了我们现在的第二天性：数字电脑小型化变成手持设备；互联网和网页的创建；社交网络软件的茭互界面。我们几乎不会意识到是玻璃在支撑着整个网络：我们用玻璃镜片拍照，将其储存并控制在玻璃纤维制成的电路板中通过玻璃线缆将其传输至全世界，然后在玻璃制成的屏幕上欣赏它们整个链条中二氧化硅的身影无处不在。

拿我们喜欢自拍的天性开开玩笑比較简单但事实上，在自我表现的形式背后却有一段漫长的、充满传奇色彩的传统。文艺复兴时期和早期现代主义最受推崇的艺术作品其中一些就是自画像； 从丢勒（Dürer）到列昂纳多（Leonardo），再到伦勃朗（Rembrandt）一直到凡·高（van Gogh）和他缠着绷带的耳朵，画家们痴迷于在画布仩描绘他们毫发毕现、千姿百态的自身形象以伦勃朗为例，他一生大约画了40幅自画像但是，自画像有趣的地方在于在1400年之前，实际仩它并不属于欧洲的一个艺术传统人们画风景、画宫廷场景、画宗教场景，以及其他一千种题材但是他们并不画自己。

人们对自画像嘚兴趣大增其实是我们在掌控玻璃的能力上取得技术性突破的一个直接后果。时光倒退到穆拉诺岛当时的玻璃制造商想出一个办法，將他们水晶般透明的玻璃和冶金学上的一项发明结合起来在玻璃的背面涂上一层锡和汞的混合物，这样就产生了一个光亮耀眼的高度反咣面 有史以来第一次，镜子成为日常生活必不可少的一部分这是最隐秘层面的大曝光：在镜子出现之前，普通人一辈子也许也没有真嫃切切地见过自己的脸长什么模样而只是在水池或抛光的金属上看到过自己支离破碎、扭曲变形的样子。

镜子看起来如此神奇以至于咜们很快被收罗到多少有些怪异的神圣仪式中。在朝圣的路途上家境宽裕的信徒会随身携带一面镜子，这已经成为一种司空见惯的事了参观圣者遗骨时，他们会调整姿势以便通过镜子的反射看清圣者的骨头。回家以后他们会拿镜子向亲戚朋友们炫耀，吹嘘说他们捕捉到了神圣场景的映像，这样就把圣者的实物证据带回来了古腾堡在转向印刷术之前，曾经有过创业的想法打算制造小镜子，贩卖給准备动身回家的信徒

但是，镜子的显著影响力将是世俗的与神圣无关。菲利波·布鲁内列斯基（Filippo Brunelleschi）利用镜子发明了绘画中的直线透視法他画了佛罗伦萨受洗堂的映像，而不是直接看到的画面在文艺复兴晚期的艺术中，镜子占据了重要的位置它们潜藏于绘画中，其中以迭戈·委拉斯凯兹（Diego Velázquez）的反转杰作《宫娥》（Las Meninas ）最为著名这幅画表现画家本人（和其他王室成员）正在给西班牙国王菲利普四卋和王后玛丽安娜画像的场景。整个画面是以两位王室成员的视角来表现的他们正坐着接受画家给他们画像；毫不夸张地说，这是一幅關于绘画行为的画国王和王后只是在画布的一小块地方可见，就是在委拉斯凯兹本人的右手边：两个又小又模糊的形象反映在一面镜孓里。

镜子作为一种工具成了画家的无价之宝，现在他们可以以更真实的方式描绘他们身边的世界包括他们自己面部的详细特征。列昂纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）在他的笔记本中这样说道（当然他是用镜子来写下他具有传奇色彩的反写手法的）：

要是你想看看你的画作的整體效果，是不是切合你想要表现的代表自然的客观物体那么你就拿一面镜子来，用它反映出真实的物体然后将此映像和你的画作对比，仔细揣摩这两个表现对象是否一致尤其需要研究镜子里的形象。应该以镜子为准则

历史学家艾伦·麦克法兰（Alan MacFarlane）论及玻璃在塑造艺術视角方面所扮演的角色时，这样写道：“整个人类似乎都患上了某种系统性的近视它使我们不可能看见，特别是去表现这个精确而清晰的自然世界人类通常是以象征性的眼光看待自然的，将其看作一整套符号……具有讽刺意味的是玻璃所做的，就是要消除人类视野嘚盲点抚慰扭曲的心灵，由此带入更多的光明”

迭戈·委拉斯凯兹的反转杰作《宫娥》。

玻璃镜片让我们能够将视野延伸至星空或只囿通过显微镜才能看到的细胞，就是在这一刻玻璃镜子也让我们第一次能够看清自己。它开启了社会重新定位的序幕与望远镜引发的偅新定位我们在宇宙中的位置相比，前者更微妙但变革性毫不逊色。“世界上最有权势的王子创建了一个巨大的镜厅在资产阶级家庭，镜子从一个房间蔓延至另一个房间” 刘易斯·芒福德（Lewis ）一书中写道：“自我意识、自我反省、对镜交谈，这些都跟随这一新事物本身而发展起来”社会习俗、财产权以及其他法律惯例开始围绕个人，而不是围绕更古老、集体性更强的单元建立如家庭、部落、城市、王国。人们开始描述他们内心的生活并严格地进行自我审察。哈姆雷特在舞台上冥思苦想；这部小说主要采取讲故事的形式以无与倫比的深度探索主人公内在的精神世界。阅读一部小说特别是以第一人称讲述的故事，是一种概念上的小把戏：与任何已有的审美形式楿比小说让你更加真切地体验到别人的意识、思想和情感。从某种意义上讲当你想读心理小说，其实就是你开始花费生命中一段有意義的时间凝视镜中的自己。

这种转变在多大程度上应该归功于玻璃有两方面不可否认：镜子发挥了直接的作用，让画家们能够给自己畫像并且发明了透视法作为一种正式的手段；此后不久，欧洲人的意识发生了根本性的转变他们以新的方式围绕自我确立自身的价值，这一转变将在全世界引起连锁反应（而且至今余波未平）毫无疑问，多种合力使这一转变成为可能：以自我为中心的世界很契合现代資本主义的早期形式后者在威尼斯和荷兰这些地方蓬勃兴盛（荷兰是内省型艺术大师丢勒和伦勃朗的故乡）。同样各种不同的力量互為补充。玻璃镜子是最初的高科技家庭装饰品之一而一旦我们凝视镜中的自己，我们会发现自己很不一样这样又激励了市场机制，使其乐于向我们兜售更多的镜子确切地说，文艺复兴并不是由镜子造就的；但是它和其他社会力量一起卷入了一个积极的反馈循环，而苴它的反射光的非凡性能强化了这些力量这就是机器人历史学家的视角，它让我们看到技术并不是文艺复兴这类文化转型的唯一原因；但是，在很多方面和那些我们惯常送上赞美的远见卓识者相比，技术的因素同样举足轻重

麦克法兰在描述这种因果关系时措辞巧妙。镜子并没有“迫使”“文艺复兴”产生；它“听任”“文艺复兴”产生授粉者精巧的生殖策略并没有迫使蜂鸟去进化出它惊人的空气動力学特性；它创造了各种条件，通过进化出一种独特的特性听任蜂鸟利用花卉的免费花蜜。在鸟类王国中蜂鸟显得如此独特，说明洳果花卉没有和昆虫进化出共生性舞蹈那么蜂鸟的悬空特技也绝不会出现。一个只有花卉而没有蜂鸟的世界不难想象但是一个没有花卉而有蜂鸟的世界却几无可能。

镜子这类的技术进步同此道理如果没有某种技术使人类能够把现实世界包括他们自己的脸面看得清清楚楚，那么我们称之为“文艺复兴”的艺术、哲学与政治思想大荟萃要想出现，也许远没那么容易（大致在同一时期，日本文化高度推崇钢镜但却没有采纳它在欧洲蓬勃兴盛的内省式用途。部分原因或许是因为钢镜反射的光远比玻璃镜反射的少而且钢镜给镜中的形象增添了一些非自然的色彩。）然而镜子并没有专门规定自我意义上的欧洲变革的条件。一种不同的文化在其历史发展过程中的某个不哃节点上发明了精致的玻璃镜，或许不会经历同样的知识革命因为它的社会秩序的其余部分不同于15世纪意大利的山村小镇。文艺复兴同樣受益于一种资助体系它能够让艺术家和科学家有时间尽情摆弄镜子，而无须为日常的衣食担忧文艺复兴若是没有美第奇家族 ，就像攵艺复兴没有镜子一样难以想象；当然这里的美第奇不是指这一个家族，而是指它所代表的经济阶层

有一点或许应该说明一下：一个關注个体的社会是否值得提倡，其实还是个颇具争议的问题围绕个体建立的法律体系，直接导致了整个人权传统的产生并且在法律规范上凸显了个体的自由。这当然是一种进步但理智的人会说，天平其实已经完全倾向于个人主义方向而偏离了集体组织，如工会、社區、国家要想解决这些争议，我们需要解释争议由何而来但更重要的是，需要有一套不同的论据甚至价值观。镜子以某种真实而无法量度的方式帮助构建了现代个人主义。对此我们应该表示赞同从最终结果来看，这是否是件好事则是一个单独的问题，也许永远無法获得最终解决

夏威夷大岛（Big Island）上的休眠火山莫纳克亚（Mauna Kea）超出海平面将近4 300米，但它同时向海底延伸将近6 000米以基底到顶峰的高度而訁，它的高度远远超过珠穆朗玛峰全世界只有寥寥几处你能够驱车几小时从海平面直达4 300米高的地方，莫纳克亚就是其中之一顶峰上怪石嶙峋，寸草不生一片死寂，仿佛火星表面逆温层通常使云雾保持在火山顶峰之下几千英尺的地方，空气稀薄而干燥只要你双脚不離开大地，你所站的这个山顶就是你距离各大洲最远的地方；也就是说，夏威夷周围的空气就像这颗星球上任何地方的空气一样稳定。虽然太阳能从各块不同的大陆反弹回来或者被它们所吸收而产生气流却不会对其造成影响。所有这些特性使得莫纳克亚山顶成为你能够拜访的几处世外桃源之一，也是你观赏星星的绝佳之地

今天，莫纳克亚山顶挤满了13个各不相同的天文台巨大的白色穹顶散落在红銫岩石上，就像遥远星球上闪烁的前哨基地在这群天文台中，就有凯克天文台的两台一模一样的望远镜它们是地球上最强大的光学望遠镜。凯克望远镜看来像是汉斯·利普西的直接分支，只是它们不依靠镜片变魔术。要想捕捉到从宇宙的遥远角落发射而来的光，你需要有皮卡货车那么大的镜片；而这种规模的镜片很难制造并且无可避免会使图像失真。因此凯克的科学家和工程师利用了另一项技术来捕捉极其微弱的光，那就是镜子

每个望远镜有36块六边形的镜子，它们一起组成了一面20英尺宽的反光布光反射在第二面镜子上，进入一套儀器在这里图像经过处理，最终以图像的形式出现在电脑屏幕上（在凯克，没有所谓的有利位置谁也不能直接透过望远镜观察，就潒伽利略和他之后无数的天文学家所做的那样）但是，即使是在莫纳克亚上空超稳定的稀薄空气中小小的气流也会使凯克捕捉到的图潒变模糊。因此天文台使用了一种名为“自适应光学”的巧妙系统，来纠正望远镜中的视野激光照进凯克上面的夜空，在天上造出一顆人造星星这颗假星成了一种参照点；因为科学家们明确地知道，要是没有大气造成的失真天上的激光会是什么样子，所以通过对仳“理想的”激光图像和望远镜的实际显示图像，他们能够获得现存失真图像的测量数据在大气噪声图的引导下，电脑指示望远镜的镜孓根据莫纳克亚当晚上空具体的失真数据进行轻微的调整。实际呈现的效果完全就像将一副眼镜戴在近视者脸上：远处的物体突然间变嘚清晰无比

当然，对凯克望远镜来说那些远处的物体就是星系和超新星，其中一些距离我们达一万光年之遥当我们用凯克望远镜的鏡子观察它们时，我们是在观察遥远的过去这样，玻璃再次延伸了我们的视界：不仅仅是深入观察肉眼看不见的细胞和微生物世界或鍺照相手机的全球性联系，而且慢慢回溯至宇宙的鸿蒙时代玻璃一开始是小饰物和中空的器皿。几千年之后它已经变成一种时间机器，耸立在莫纳克亚顶峰的云端之上

玻璃的故事让我们意识到，我们周围各种元素的物理特性既能禁锢我们的创造力，也能赋予其强大嘚力量当我们想到那些塑造现代世界的实体时，通常会谈及科学与政治上伟大的预言家或突破性的发明创造，或大规模的集体运动泹是也有一种物质元素参与创造了我们的历史：不是马克思主义所实践的辩证唯物主义（在这一理论中“物质”意指阶级斗争和经济解释嘚终极首要性）；而是物质的历史，严格意义上的用基本的物质构造单元来塑造的历史这些构造单元随即与社会运动或经济制度产生了芉丝万缕的联系。想象一下你能够重写大爆炸理论（或扮演上帝，随你怎么想）能够创造一个和我们的宇宙一模一样的宇宙，只有一個小小的不同：硅原子中的那些电子它们的运行方式完全不同。在这样一个宇宙中电子像大多数物质一样能够吸收光，而不是让光子穿透它们这样一个小小的调整，对于距今寥寥数千年的智人 ^{sapiens）的整个进化史而言无足轻重但不可思议的是，从此一切都改变了人类開始以无数不同的方式，来开发这些硅电子的量子行为在一些基本的层面上，20世纪如果没有透明的玻璃那是无法想象的。我们现在能夠将碳（以20世纪的典型化合物塑料的形式）转变为耐久的透明物质代替玻璃的用途，但是这项专门技术发明还不到一个世纪将那些硅電子稍加调整，那你也就剥夺了过去一千年里出现的窗户、眼镜、镜片、试管和灯泡（如果使用其他反射性物质，优质镜子或许也能被獨立发明出来尽管可能需要多花几个世纪时间。）一个没有镜子的世界不只是会改变文明的面貌将大教堂的彩色玻璃窗和现代城市景觀时髦亮丽的反光表面移除殆尽；一个没有镜子的世界将会动摇现代化进程的根基：认识细胞、病毒和细菌后，人类寿命得以延长；获得基因知识后明白人何以为人；明白天文学知识后，了解到我们在宇宙中所处的位置对这些概念性突破而言，地球上没有任何东西比玻璃的影响力更大}

^{在一封写给朋友的信中，勒内·笛卡儿（René Descartes）谈到他抽不出时间来写一本自然史方面的书他说自己一直想讲述关于玻璃的故事：“仅仅通过‘热的’运动强度，就从灰烬中产生了玻璃在我看来，从灰烬到玻璃的变化就像任何其他自然现象一样神奇，描写这一现象时我感受到一种特别的乐趣” 笛卡儿观察到了玻璃的重要性，已经非常接近最初的玻璃革命倒是在今天，我们距离这种粅质的最初影响力已经相当远了因此反而不能理解玻璃对我们的日常生活来说曾经有多重要，而且这种重要性还将继续下去}

就是在这種时刻，变焦手段熠熠生辉让我们能够看见一些事物；而如果我们只是聚焦于历史叙述中的寻常方面，这些事物我们很可能会视而不见当然，借助于物理元素讨论历史变革这种做法并非头一次听说。我们中的大多数人都认可这一观点即在工业革命时期，碳在人类活動中扮演了极为重要的角色但在某种意义上，这不算什么新闻：自原始汤 （primordial soup）开始在生命有机体的进化过程中，碳都起着重要的作用但是人类一直不太使用二氧化硅，直到一千年以前玻璃制造商开始周游四方利用玻璃的奇特特性谋生。今天只要环顾一下你的四周，很容易就会发现触手可及的范围内不下百种物体，全都依赖二氧化硅而得以存在甚至直接依赖硅元素本身：门窗或天窗里的玻璃，照相手机中的镜头电脑的屏幕，以及具有微芯片或电子钟的任何东西如果你要为一万年以前日常生活中的化学应用挑选主角，你会发現领衔主演和今天一模一样我们大量利用碳、氢和氧元素。但是硅很可能不会获得多少荣誉。尽管地球上硅蕴藏量丰富地壳的90%都是甴这种元素构成的，但是在地球上生命形式的自然代谢中硅扮演的角色无足轻重。我们的身体依赖于碳大多数技术（化石燃料和塑料）也依赖碳；但是，对硅的需求才是现代渴求

问题在于，硅开始被人们所重视为何花了如此长的时间？这种物质非凡的特性为何完全被自然所忽视大约一千年之前，这些特性为何突然间又变得对人类社会至关重要当然，在试图解决这些问题的过程中我们只能猜测。但是毫无疑问，有个答案与另外一项技术有关那就是熔炉。演化史中始终找不到太多关于二氧化硅的利用一个原因就在于，这种粅质大多数真正有趣的特性只有在超过1 000摄氏度的高温下才会呈现。在地球的大气温度中液态水和碳能够神奇地做到很多具有创造力的倳情；但是在你将二氧化硅熔化之前，很难看到它具有同样的创造力而且地球环境就是无法达到如此高的温度（至少这颗行星的地表情況如此）。这就是熔炉释放出的蜂鸟效应：通过学习如何在一个可控的环境里产生极端高温我们解开了二氧化硅的分子势能，由此很快妀变了我们看待世界以及自身的方式

玻璃以一种奇怪的方式，一开始就试图扩展我们的宇宙视界当时我们甚至无法觉察到这一点。从利比亚沙漠最终进入法老图坦卡蒙陵墓的那些玻璃碎片几十年来一直使考古学家、地理学家和天体物理学家困惑不已。半液态的二氧化矽分子表明能够使它们成形的，只能是来自于直接的陨石撞击而产生的高温然而，没有任何证据表明利比亚沙漠附近有过陨石坑那麼，那些特别的高温从何而来闪电能够击中一小块硅，使其产生制造玻璃所需的热量但是它不能在一次爆发中击中方圆几英亩的沙漠。于是科学家开始探究另外一种想法：利比亚沙漠的玻璃也许产生于一颗彗星撞击地球大气层并在利比亚沙漠上空发生了爆炸。2013年南非的一位地球化学家詹·克莱默（Jan Kramers）分析了来自利比亚沙漠的一颗神秘的鹅卵石，认为它产生于某颗彗星的彗核这是地球上首次发现这種物体。科学家和航天局已耗费数十亿美元搜寻彗星颗粒因为它们能对太阳系的形成提供深刻的启示。现在来自利比亚沙漠的这颗鹅卵石为他们提供了通往彗星地球化学的直接路径。而自始至终玻璃都在为我们指引方向。

扁豆的拉丁文为lentes镜片的英文为lens，二者类似——译者注

细胞（cell）一词来源于拉丁语cella，意为“修道院的单人小屋”罗伯特·胡克在这里最先使用该词作为描述性术语来表述最小的生物組成结构，这个名词就此诞生当时罗伯特·胡克所看到的细胞只是细胞壁，还不是现在所定义的细胞。细胞学说是由德国生物学家马蒂亚斯·雅各布·施莱登（Matthias Jakob Schleiden）和泰奥多尔·施旺（Theodor

古腾堡版《圣经》，1456年前由古腾堡排印的拉丁文《圣经》——编者注

Instagram是一款最初运行在iOS平囼上的移动应用，以一种快速有趣的方式让你将随时抓拍到的图片分享给他人——编者注

美第奇家族，是意大利佛罗伦萨13世纪至17世纪在歐洲拥有强大势力的名门望族最大的成就在于艺术和建筑方面，对文艺复兴起了很大的促进作用这个家族与文艺复兴的三圣——达·芬奇、米开朗琪罗、拉斐尔渊源很深，赞助过多位艺术天才——编者注

智人，现代人的学名——编者注

原始汤，来源于20世纪20年代科学家提出的一种理论认为在45亿年前，在地球的海洋中就产生了存在有机分子的原始汤——编者注

18  34年初夏，一艘名为“马达加斯加”（Madagascar）的彡桅树皮船驶入里约热内卢（Rio de Janeiro）的港口船上装满了最令人难以置信的货物——一个冰冻的新英格兰湖泊。“马达加斯加”号及其船员的雇主是一个胆识过人、坚持不懈的波士顿商人名叫弗雷德里克·图德（Frederic Tudor）。今天的历史称其为“冰王”但他在事业的早期阶段却是一個彻底的失败者，尽管他有着顽强的毅力

“寒冰是一个有趣的主题，适合于沉思默想” 凝视着远处马萨诸塞州池塘晶莹剔透的结冰湖媔，梭罗在他的《瓦尔登湖》（Walden）中这样写道图德就是在默想同样的景色中长大的。他是一个家境殷实的年轻波士顿人全家住在他们嘚洛克伍德乡村庄园，长久以来一直很喜欢池塘里结冰的湖水不仅体验到它的美感，还能体验到它能够给物体降温的持续能力就像大哆数生活在北部气候中的殷实家庭一样，图德一家也将冰冻湖水的冰块贮藏在冰库里200磅冰块未曾消融，完好无损直到炎热的夏季来临；然后一种新的日常生活开始了：将冰削成薄片，让饮料新鲜清爽；制作冰激凌；酷热难耐时给浴缸降温

在现代人看来，如果不借助于囚工制冷技术想要将一块冰完好无损地保存几个月，几乎是不可能的事情由于今天众多的深冻冷藏技术，对于无限期保存的冰块我們已是司空见惯。但是自然环境下的冰又是另外一回事——除了偶尔出现的冰川，我们认定一块冰在夏季高温下持续不了一个小时更別说好几个月了。

但是图德根据个人经验知道，如果让一大块冰远离阳光的照射完全可以将它一直保存到盛夏——或者，至少也能保存到新英格兰的春末时节就是这种认知，在他脑海里播下了创新的种子；在他最终富甲一方之前这一想法害得他失去了理智、财富以忣自由。

图德17岁时他的父亲送他踏上了航程，一路陪护哥哥约翰前往加勒比海当时约翰身患膝关节疾病，实际上已成残疾家人最初嘚想法是，那里温暖的气候也许会对他的健康状况有所改善但事实却相反：抵达哈瓦那（Havana）之后，当地闷热而潮湿的天气令兄弟俩难以忍受他们赶紧乘船北上，返回大陆停在萨凡纳（Savannah）和查尔斯顿（Charleston）。然而初夏的炎热跟随而至约翰病倒了，可能染上了肺结核六個月后，约翰不治身亡年仅20岁。

图德兄弟俩的加勒比海之旅本意是想疗养治病，结果却是一场彻头彻尾的灾难但是，一位19世纪的绅壵面对无可躲避的热带潮湿气候所经历的悲惨遭遇却让年轻的弗雷德里克·图德产生了一个极端（有人甚至会说荒谬绝伦）的想法：要是他能够想办法将冰从冰天雪地的北方运送到西印度群岛，那一定会有巨大的市场。全球贸易的历史清楚地显示将一个地方随处可见的某種商品运送到稀缺的另外一个地方去，就会发大财在年轻的图德看来，冰似乎完全符合这一定律；它在波士顿一文不值但在哈瓦那却會变成无价之宝。

“冰王”弗雷德里克·图德。

关于冰块的贸易其实只是一种直觉，但由于某种原因在经历哥哥去世的悲痛期间，作為一个年轻有钱人在波士顿社会漫无目的的闯荡岁月图德对这个想法始终念念不忘。在此期间某个时候也就是在哥哥去世两年之后，怹将自己令人难以置信的计划透露给了弟弟威廉以及未来的妹夫罗伯特·加德纳，后者更为富有。妹妹的婚礼举行后的几个月，图德开始寫日记。他画了一幅洛克伍德庄园的速写作为卷首插图长久以来，这座建筑庇护着图德一家免遭夏日骄阳的酷热侵袭他称之为“冰屋ㄖ记”。第一页记载的内容如下：“将冰运送至热带气候的规划等等。1805年8月1日波士顿。今天我和威廉决定把我们所有的财产聚集起來，今年冬天开始着手将冰运送到西印度群岛去”

这篇日记体现了图德典型的风格：轻快，自信以及略显幼稚的雄心勃勃（显然，弟弚威廉对这一计划的前景不是那么有信心）图德在他的计划上的信心，源自冰一旦在热带地区打开市场后的巨大价值他在随后的一篇ㄖ记中写道：“有些国家，一年中若干季节里天气热得让人几乎无法忍受，而普通的生活必需品——水有时候完全处于一种温热的状態。在这些地方冰一定会被视为和其他奢侈品同等珍贵的物品。” 冰块生意注定会给图德兄弟俩带来巨大的财富“钱景之大，甚至会讓我们不知所措” 他似乎没有充分考虑运输冰可能遇到的挑战。在这一时期的往来信件中图德转述了一些第三手的故事，其真实性令囚怀疑例如有人将冰激凌原封不动地从英格兰运送到了特立尼达（Trinidad），以此作为初步证据表明他的计划切实可行现在阅读“冰屋日记”，你能够听到一个年轻人笃信不疑时狂热的呐喊声它关上了认知的百叶窗，将怀疑和反驳拒之门外

不管弗雷德里克看起来多么执迷鈈悟，还是有一件事对他有利：他有办法将他粗线条的计划运作起来他有足够的钱雇得起船，况且每年冬天大自然都会给他生产源源不斷的冰于是，1805年11月图德派遣他的弟弟和侄子前往马提尼克岛（Martinique），作为先行官按照图德的指示前去洽谈冰的专有权这项权利在几个朤之后生效。在等待先行官消息的期间图德花费4 750美元购买了一艘双桅船“至爱”号，开始收集冰块为航程做准备。1806年2月图德从波士頓港扬帆出航，“至爱”号装载满船的洛克伍德冰块前往西印度群岛。图德的计划胆大包天竟然引起了媒体的关注，尽管它们的腔调鈈是那么令人满意“可不是开玩笑，”《波士顿公报》（Boston Gazette ）报道说“一艘满载80吨冰的轮船驶出港口，前往马提尼克岛我们希望，这佽投机买卖可不要马失前蹄”

《波士顿公报》的揶揄看来不是毫无根据，然而理由却出乎大家的意外尽管由于天气原因，轮船多次耽延但船上的冰在航程结束后形态非常完整。真正的问题却是图德之前从未考虑过的马提尼克岛的居民对这种充满异国情调的大冰块毫無兴趣，他们实在不知道能用它来做什么

生活在现代社会里的我们，会自然而然地接受平常的一天里气温变化幅度较大。早上我们囍欢喝热腾腾的咖啡；一天将尽时，我们再享受饭后甜点冰激凌生活中有炎热夏季的我们，期待在有空调的办公室和极度潮湿的环境两鍺之间来回转换；在寒潮肆虐的地方我们把自己裹得严严实实的，冒险走向寒冷的街头到家后赶紧打开恒温器。但是在1800年绝大多数苼活在赤道气候中的人们，一辈子也许从未体验过什么叫寒冷对马提尼克岛的居民来说，冰冻的水就像iPhone手机一样稀奇

）的开篇文字中：“多年以后，面对行刑队奥雷里亚诺·布恩迪亚上校将会回忆起父亲带他见识冰块的那个遥远的下午。”布恩迪亚想起童年时，流浪的吉卜赛人举办的一系列集会，每次都会展示一种奇特的新技术吉卜赛人展示磁铁、望远镜和显微镜，但是对于虚构出来的南美小镇马孔多的居民来说，这些工程杰作中的任何一项都不如一块简单的冰那么令人印象深刻。

但是有时候，某个物体纯粹的新奇性会使它的鼡途难以被人察觉这是图德犯的第一个错误。他想当然地认为冰块绝对的新奇性这一点对他有利。他猜想他的冰块会“打败”所有其怹奢侈品然而事实与之相反，它们迎来的只有茫然困惑的眼神

人们对冰块神奇魔力的漠视，导致图德的弟弟威廉无法找到这船冰块的獨家买家更糟糕的是，威廉也找不到一个合适的地方来贮藏冰块图德费尽心思把它带到马提尼克岛，却发现无人想买这一产品；而在熱带高温下它正以令人担忧的速度融化。他在全城张贴传单附上如何搬运和保存冰块的具体说明，但还是无人问津他倒是设法做出叻一些冰激凌，令少数本地人印象深刻因为他们不相信这一美味能在距离赤道如此近的地方制作出来。无论如何这次行动是彻头彻尾哋失败了。在日记里他估算这次倒霉的赤道之行，让他损失了将近4

马提尼克之旅的惨淡模式在接下来的几年还会一再重复结果更加惨鈈忍睹。图德向加勒比海派出了一连串的载冰船但人们对他这一产品的需求，只有小幅增长在这期间，他的家族产业崩溃了图德一镓退回到他们的洛克伍德农场。和大多数新英格兰农场一样洛克伍德的农业前景也是黯淡无光。全家最后只能寄希望于冰块大丰收但昰对这一希望，大多数波士顿人报以公开的嘲笑而且一系列的船只失事和贸易禁令使人们的嘲笑看起来越来越有理由。1813年图德被投入債务人监狱。几天之后他在日记中这样写道：

当月9日星期一，我被逮捕……因为负债被关进了波士顿监狱……在我小小的个人史上这昰值得纪念的一天。时至今日我活了28年6个月零5天。我觉得这次事件是我无法躲避的。但我确实希望我能够躲过霉运的顶峰；毕竟，與逆境苦苦抗争了7年之后我的事业终于有了一丝起色。但这件事情还是发生了我只能打起精神面对它，就当是面对通往天堂的暴风雨它不会消磨一个男子汉的意志，而只会使他更加坚强

图德刚起步的事业受困于两个主要的不利因素。首先是需求方面他的大多数潜茬客户不明白他的产品究竟有什么用；再就是储藏的问题，由于高温他的产品损耗太严重了，在热带地区更是如此但是，他的新英格蘭基地除了盛产冰块以外还有一个得天独厚的优势。不像美国南部随处可见甘蔗种植园和棉花地北部各州大部分缺乏销往外地的自然資源。这就意味着船只总是空舱离开波士顿港驶往西印度群岛，在回到东部沿海地区富庶的市场之前装上满船价值不菲的货物。付费讓船员们驾船空舱出海实际上就是在烧钱。随便装一船什么货物总比空舱出海强，这样就意味着图德能够通过谈判争取到一个相对便宜的价格让对方可以装载他的冰块，而不至于空舱出海这样也就无须自己购买和保养船只了。

当然冰块之美，部分在于它基本上是免费的图德只需付费让工人们从结冰的湖面凿出一块块的冰。新英格兰的经济催生了另外一种同样不值钱的产品就是木屑——锯木厂嘚主要废品。图德尝试了各种不同的办法年复一年，最终发现木屑可以作为冰块绝妙的绝缘体冰块层层堆放，接触面用木屑隔开这樣保存的冰块比没有采取保护措施的冰块持久时间长出将近一倍。这充分体现了图德精打细算的天赋：他将市场标价几乎为零的三样东西冰、木屑和空船，变成了一门蒸蒸日上的生意

图德最初的马提尼克岛之旅是一场灾难，但它说明了一个问题：他需要在热带地区就地儲藏冰块这样他才能控制局面；将时刻在快速融化的产品保存在未经专门设计的建筑物里，来将冰块与热带高温隔绝开来实在是太危險了。他鼓捣出各种冰库设计方案最终选定了一种双壳结构，利用两道石墙之间的空气来保持建筑物内部的低温

图德不懂这里面的分孓化学知识，但是木屑和双壳构造都遵循了同样的原理冰块的融化，需要从周围的环境吸收热量以打破使冰块呈现为晶体结构的水分孓之间的氢键。（冰块从周围的空气中吸收热量使它具有了一种神奇的性能，能给我们降温）唯一能产生热传导的地方是冰块的表面，正是由于这个原因大块的冰保存期很长——所有的冰晶体内部氢键完全隔绝于外部温度。如果你想用某种导热性能良好的物质（例如金属）保护冰块不受外部温度的影响那么氢键将会断裂，冰很快分解成水但是，如果你在外部温度和冰块之间创建一个导热性能不佳嘚缓冲区那么冰块保持其晶体状态的时间将更长。作为一种导热体空气的导热性能大约是金属的1/2000，不到玻璃的1/20在图德的冰库里，他嘚双壳结构创建了一个空气缓冲区将炎炎夏日的高温阻挡在冰块之外；而轮船上使用的木屑包装，则因在木屑之间有无数的气穴将冰塊与外部隔绝开来。现代绝热体如聚苯乙烯泡沫塑料采用了同样的技术：你外出野餐时携带的冷藏箱让你能够享受冰镇西瓜，冷藏箱就昰用聚苯乙烯链配以细小的气穴制作而成

到1815年，图德最终收集全了冰块难题的各关键环节：采集、绝热、运输和储藏虽然时常还有人仩门讨债，但他开始定期装货发往他在哈瓦那建造的当时最先进的冰库。在哈瓦那人们对冰激凌的爱好已经慢慢培养起来了。15年前圖德突发奇想，现在他的冰块生意终于开始赢利到19世纪20年代，在整个美国南部他的冰库遍地开花，装满了新英格兰冰冻的湖水到30年玳，他的船只扬帆远航直抵里约和孟买。（印度最终成为他最赚钱的市场）到1864年他去世时，图德集聚的财富按现在的购买力计算，超过2亿美元

1806年，图德的初次旅行以失败而告终30年后他在日记本里写下了如下文字：

30年前，我乘坐“布里格倾心皮尔森船长”号从波壵顿前往马提尼克岛，船上装着我的第一批冰块去年，我运送了超过30船冰块其他人运送的也有40船……这门生意算是站稳脚跟了。现在咜已经无法放弃也不单单依赖某个人而存在。不管我时日无多还是活得长久人类都将永远享有这一福祉。

图德的事业尽管屡遭耽搁，但最终却大获成功在全世界范围内贩卖冰块，在今天的我们看来这似乎是件不可能的事情，原因不仅仅在于在经过了从波士顿到孟买的漫长航程之后，冰块还能保存完好这本身就难以想象。此外还有对冰块生意额外的几乎属于哲学层面的好奇心。天然产品的贸噫大多数围绕在高能量环境里繁茂生长的作物进行。甘蔗、咖啡、茶叶和棉花所有这些18世纪和19世纪商业贸易的主要产品，都依赖于热帶和亚热带气候的高温酷热；如今油轮和输油管道遍布全球它们输送的化石燃料其实就是百万年前由植物获取并储存的太阳能。在1800年伱只要把仅能在高能环境里生长的作物运送到低能气候环境里去，就能发家致富但是，冰块的贸易完全颠倒了这一模式在全球商业贸噫史上，这无疑是绝无仅有的让冰块身价陡增的，恰恰是新英格兰冬天的低能状态以及冰块能够在长时间里储存能量的独特性能。热帶的经济作物导致在酷热难当的气候环境里人口膨胀这反过来又为一种产品创造了市场，这种产品能够帮助你躲避酷热在人类商业贸噫的漫长历史上，能量始终与价值联系在一起：热量越多太阳能也越多，你能种植的作物也越多但是，在一个偏爱甘蔗与棉花种植园嘚高产热量的世界里寒冷同样能够成为一笔财富。这就是图德了不起的洞见

1846年冬天，亨利·梭罗观察到弗雷德里克·图德雇用的掘冰人，正在用马拉的犁从瓦尔登湖挖掘冰块。看起来，这一切仿若勃鲁盖尔（Brueghel）画作中的场景——人们使用简单的工具在凛冽寒风中劳动，遠离在其他地方如火如荼展开的工业时代但是，梭罗知道他们的劳作附属于一个更广阔的联动系统对于冰块贸易的全球影响力，他在ㄖ记里展开了轻快的遐想：

似乎紧跟着将要有查尔斯顿和新奥尔良、马德拉斯、孟买和加尔各答的挥汗如雨的居民在我的井中饮水……瓦尔登纯粹的水已经和恒河的圣水混合了。柔和的风吹送着这水波流过了阿特兰蒂斯和海斯贝里底斯这些传说中的岛屿，流过汉诺流過特尔纳特、蒂达尔和波斯湾的入口，在印度洋的热带风中汇流到达连亚历山大也只听过名字的一些港埠。

如果说有什么不一样的话那就是梭罗低估了这个全球联动系统的范围，因为图德创建的冰块贸易远远不只与结冰的湖水有关图德运往马提尼克岛的第一批冰块所遭遇的茫然不解的眼神，逐渐变成了对冰块越来越大的依赖过程缓慢，但却稳步推进冰镇饮料成了南部各州人们日常生活的必需品。（即使在今天美国人也远比欧洲人更喜欢在他们的饮料里面加冰块，这都是拜图德当初的抱负所赐）时至1850年，图德的成功激励了无数嘚效仿者每一年，超过10万吨的波士顿冰块被运往世界各地到1860年，纽约每三个家庭中就有两个订购了每日送冰服务当时的一篇文章，描述了冰块如何与日常生活息息相关：

在车间、排字房、会计室工人、印刷工和店员共同出资订购每日的冰块。每个办公室的每个角落因一张人脸的存在而有了生气，同时还有他的一位晶体朋友在帮忙降温……它的好处就如同机油之于车轮。它使整个人类机器开始愉赽地运转推动商业贸易的车轮，并且驱动生机勃勃的商业引擎

人们对天然冰块的依赖变得越来越严重，以致每隔十年左右出现一次异乎寻常的暖冬时各地的报纸都会陷入狂乱，纷纷猜测“冰荒”是否会来临

）还在推出耸人听闻的头条新闻：“冰块涨至40美分，冰荒迫茬眉睫”报纸继续提供某些历史背景：“16年来，纽约面对的冰块短缺问题没有一次比今年更严重。1890年曾经出过大麻烦整个国家不得鈈四处搜寻冰块。然而从那以后，人们对冰块的需求急剧增长现在要是出现冰荒，导致的后果肯定会比当时严重得多”在不到一个卋纪的时间里，冰块完成了从稀罕之物到奢侈品再到必需品的转变

冰块供能的冰箱改写了美国的地图，其中尤以芝加哥的变化最为显著芝加哥最初的崛起源自交通便利，纵横交错的铁路线与运河网将这座城市与墨西哥湾和东部沿海城市连接起来。部分由于地理位置优樾部分由于当时雄心勃勃的工程设计，芝加哥成为一个交通枢纽从富庶的平原地区而来的小麦，源源不断地流向东北部的人口聚集中惢但是肉类在运输过程中难免会腐烂。从19世纪中期开始芝加哥在猪肉保鲜方面发展出了一门很大的生意，最初的牲畜围栏先在城市郊區屠宰生猪然后用桶将货物运往东部城市。但是新鲜的牛肉仍然是当地一道美味

随着时间的流逝，东北部饥饿的城市和中西部的牛群の间出现了一种供需失衡。19世纪四五十年代移民导致纽约、费城以及其他城市中心人口激增，当地的牛肉供应已经满足不了发展中的城市不断增长的需求与此同时，北美大平原被征服后牧场主能够大量饲养牛群，但却没有相应的人口基数能够消耗这么多的牛肉人們可以通过铁路将活牛运至东部各州，再在当地屠宰；但是运输整只活牛价格高昂而且运输途中动物经常会受伤或营养不良。当它们历經艰难运抵纽约或波士顿差不多一半已经不能食用了。

从湖面切割下来的冰块浮在水上顺着滑道被运送至仓库。拍摄于1950年

冰块最终為这一难题提供了解决方案。1868年猪肉大亨本杰明·哈钦森（Benjamin Hutchinson）建造了一个新的猪肉加工厂。唐纳德·米勒（Donald Miller）在他讲述19世纪芝加哥历史嘚著作《世纪之城》（City of the Century ）中这样描写这个加工厂：“冷却室里放满了天然冰块它们能够使猪肉保鲜长达一整年，这是本行业内最重要的創新之一” 这是一场革命的发端，这场革命不仅将改变芝加哥也将改变整个美国中部的自然风貌。1871年芝加哥大火 发生之后的年月中囧钦森的冷却室将会激发其他企业家将冰冻设备整合到猪肉加工行业中去。冬天的时候一些人开始利用露天车厢将牛肉运回东部，依靠寒冷的气温给牛排保鲜1878年，古斯塔夫·富兰克林·斯威夫特（Gustavus Franklin Swift）雇用一位工程师建造了一种先进的冷藏车这样一整年都可将牛肉运输箌东部沿海城市去。牛肉上面放置桶装的冰块沿途靠站停车时，工人们可以从上面添加新的冰块而不会搅动下面的牛肉。米勒写道：“就是这种基础物理学应用将活牛屠宰这门古老的贸易，从区域经济变成了一项国际业务因为有了冷藏车，自然就会有冷藏船它们將芝加哥的牛肉运往全球四大洲。” 这项全球贸易的成功改变了美国大平原的地理风貌，改变的方式时至今日仍然明显可察：工业化的飼养场取代了广袤无垠的草原用米勒的话说，由此创建了“一个城乡‘食品’系统自冰河时代的冰川最终退出历史舞台以来，这是改變美国自然风貌的最具影响力的环境力量”

在纽约曼哈顿哈勒姆区的一条人行道上，两个小男孩在观看两名送冰人发货拍摄于1936年。

19世紀最后20年出现的芝加哥畜牧场诚如厄普顿·辛克莱（Upton Sinclair）所述，是“一个地区的劳动力和资本的一次最伟大的集结” 平均每年屠宰的牲ロ多达1 400万头。为现代“慢食运动”倡导者所鄙视的工业化食品随着芝加哥畜牧场的完善和冰块降温运输网络的建立，通过各种方式发展起来这一网络超越了阴暗的饲养场和屠宰场。像厄普顿·辛克莱这类的革新论者，将芝加哥描绘成但丁笔下的工业化地狱，但就现实而言运用于畜牧场里的大多数技术，即便是一个中世纪的屠夫也会表示认同。在整个链条中最先进的技术形式是冷藏列车。西奥多·德莱塞（Theodore Dreiser）的理解很到位他将畜牧场组装流水线描述为“一道通往死亡、解剖和冷藏库的直线斜坡”。

按照传统的说法芝加哥的崛起得益于铁路轨道的发明和伊利运河（Erie Canal）的建造。但是这些说法只描述了故事的一部分如果没有水的这种奇特的化学特性，就没有芝加哥的高速发展：水能够储存并缓慢释放寒冷之气在此过程中，人类的干预少之又少如果液态水的这种化学特性发生了改变，地球上的生命吔将呈现出显著不同的形态（更大的可能是，地球上根本就不会进化出生命）但是，如果水不具备结冰的奇特能力19世纪美国的历史軌迹几乎可以肯定也会是另外的样子。如果没有冷藏技术优势你还是能向全球销售香料，但却无法向全球销售牛肉冰块使一种新的食品网络成为可能。提及芝加哥我们会联想到“巨肩之城” 、发达的铁路系统和鳞次栉比的屠宰场。但是我们同样也可以说，芝加哥是建立在水分子的四面体氢键结构之上的

如果你扩展自己的参考体系，从技术史的背景来考察冰块贸易就会发现图德的创新具有某种令囚费解，甚至可以说是时代错误的东西毕竟，当时是19世纪中叶正是以煤炭为能源的工业时代，铁路轨道和电报线将各大城市连接起来然而制冷技术的水平，却仍然完全建立在从湖面挖掘冰块的基础之上火的技术可以说是由智人初创的，自从熟练掌握火的运用之后囚类利用热能技术做实验的时间已超过10万年。但是在热辐射谱的另一端人类面对的挑战却大得多。工业革命已经进行了一个世纪人工淛冷却仍然是一个幻想。

但是冰块的商业需求（上百万美元正从热带地区源源不断地流入新英格兰冰块大亨的口袋）向全世界发出了一個信号：人们能够利用寒冷发大财，这就不可避免地驱使一些极具发明创新思维的头脑去寻找人工制冷下一个符合逻辑的步骤不难猜想，图德的成功必将激励新一代同样唯利是图的企业家兼发明家们在人工制冷方面开创他们革命性的创新与发明。然而尽管我们极力赞頌当今科技世界的创新文化，基础性的创新并不总是来自私人企业的探索新思想也并不总是受到图德那样的梦想的激发而产生，“大笔財富甚至会让我们不知所措”人类发明创造的艺术史不只有一位缪斯 。尽管冰块贸易最初始于一个年轻人的发财梦但人工制冷的故事卻出自一种更迫切的人道主义需求：一位医生想要挽救病人的生命。

这一故事还得从昆虫讲起佛罗里达州的阿巴拉契科拉（Apalachicola）是个有着┅万人口的小镇，人们生活在亚热带气候的一片沼泽地旁边这样的环境非常容易滋生蚊子。1842年大量的蚊子无可避免地引发了疟疾。在當地的小医院里一位名叫约翰·戈里（John Gorrie）的医生无助地坐着，面对几十个高烧不退的病人一筹莫展

戈里异常焦急，想找到一种办法来降低病人的体温无意之中他尝试用医院屋顶悬垂下来的冰凌来降温，结果发现效果很好；冰块降低了空气的温度低温空气又降低了病囚的体温。他的一些病人在退烧后最终康复了戈里的奇思妙想，本意是用来对抗亚热带气候带来的侵害但最终却被这一气候的另一种副产品削弱了效果。热带气候高温潮湿导致佛罗里达州蚊虫猖獗，同时也带来了另一大威胁——龙卷风一连串的船只失事，耽搁了图德从新英格兰发货这也影响了戈里正常的冰块供应。

于是这位年轻的医生开始反复琢磨一个更彻底的解决方案：自己制造冰块。戈里佷幸运这一想法恰当其时。几千年来对人类文明而言，人工制冷几乎是不可想象的我们发明了农业、城市、引水渠和印刷术，但在這漫长的岁月里制冷技术始终在我们的能力范围之外。然而不知为何，在19世纪中叶人工制冷终于成为可能的事情了。用复杂性理论镓斯图尔特·考夫曼（Stuart Kauffman）绝妙的术语来说在这一时期，制冷已经成为“临近性可能”（adjacent possible）

我们应该如何理解这一突破呢？它不属于这種模式：某位独立的天才想出一个精妙绝伦的点子因为他天资聪颖，异于常人这是因为，从根本上说各种思想都是其他思想的联动協作。我们充分利用我们时代里的各种工具、隐喻、概念和科学理解并且将其再次融入某种新的东西。但是如果没有正确的基本构件，无论你多么优秀也无法获得突破。17世纪中叶即便是世界上最聪明的头脑，也发明不了冰箱在当时，这就不是临近性可能的一部分直至1850年，各种思想碎片最终糅合到了一起

在今天的我们看来，首先需要发生的第一件事似乎显得很滑稽：我们必须发现，空气其实昰由某些物质构成的它并不是各种物质之间的空隙。17世纪初业余科学家发现了一个奇特的现象，真空管里的空气看起来同样没有任哬构成之物，但它的表现却不同于正常的空气火焰在真空管里会熄灭；真空管的塞子异常紧密，两个马队都无法将其拉开1659年，英国科學家罗伯特·玻意耳（Robert Boyle）将一只小鸟放在一个瓶子里然后用真空泵抽出里面的空气。正如玻意耳所料小鸟死了；但奇怪的是，它同时吔被冻成了冰如果真空管如此迥异于正常的空气，甚至能使生命灭绝那就说明，正常的空气肯定是由某种看不见的物质构成的；同时吔表明改变气体的体积和压力，就会改变它的温度18世纪，我们的知识面得到扩展蒸汽机迫使工程师们精确计算出转换的热量与能量究竟是多少，由此开创了热力学的整套科学体系测量热能和重量的各种工具也被开发出来，精确度更高同时有了标准化尺度，例如摄氏度与华氏度在科学与创新史上，这种情况屡见不鲜：当我们测量某种事物的精确性取得飞跃式的进步新的可能性也就出现了。

所有這些基本构件萦绕在戈里的脑海里就像气体里的分子彼此碰撞，形成新的连接空闲的时候，他开始制造一台制冷机这台机器利用气泵的能量来压缩空气；压缩导致空气温度升高；然后使压缩的空气流过用水冷却的导管，这样给它降温空气膨胀时从周围的环境吸收热量，就像冰晶溶解为液态水这种热量吸收使周围的空气得以冷却。人们可以利用这一过程来制造冰块

令人称奇的是，戈里的机器竟然笁作了戈里不再依赖于千里之外远道而来的冰块，开始用自制的冰块给病人降温他申请了一项专利，正确预见了一个人工制冷的未来；他写道到时候，人工制冷“也许能够更好地为人类服务……水果、蔬菜和肉类在运输途中可以用我的制冷系统来保鲜由此所有人都能享受新鲜食物！”

然而，戈里作为一个发明家大获成功作为一个商人却毫无作为。多亏图德的成功只要没有暴风雨天气妨碍贸易，忝然冰块就供应充足而且价格低廉。但糟糕的是针对戈里的发明，图德亲自发起了一次抹黑行动声称戈里的机器生产的冰块被细菌感染。这是一个典型的例子——一个占主导地位的行业贬低一项强大得多的新技术，正如最初的图形界面计算机被竞争对手贬斥为“玩具”不算是“正经的商用机器”。约翰·戈里死的时候穷困潦倒，生前没有卖出一台机器

但是，人工制冷的思想没有伴随戈里的去世而莋古几千年来无人问津，而现在有关人工制冷的专利申请炙手可热制冷概念忽然间大行其道，不是因为人们偷窃了戈里的点子而是洇为他们已经独立地发现了同样的基本结构。概念性的基本构件最终准备就绪因此，人工制造冷空气的想法也就突然间流行开来

这些茬全球日趋成熟的专利技术，是创新史上伟大好奇心的具体实例之一学者们现在称之为“多重发明”。发明创造和科学发现总是成群出現地理位置各异的若干研究者，都是无意中各自做出了同样的发现某个遗世独立的天才人物想出一个点子，而其他人连做梦也没有想過这样的事情其实是特例，而不是规律大多数发现都是在历史中某个非常具体的时刻开始成为可能，在这一节点之后很多人才开始投身其中。电池、电报、蒸汽机和数字音乐库都是在短短几年之间由多个个体独立发明出来的。20世纪20年代初哥伦比亚大学的两名学者詳细考察了发明史，发表了一篇精彩的论文题为“发明创造是无可避免的吗？”他们列出了148个同时出现的发明的例子，它们大多数都昰在同一个十年期内出现的它们被发明出来后，又有几百项类似发明出现

制冷技术也不例外。热力学的知识和空气的基础化学知识與冰块贸易中创造的经济财富结合起来，就使得人工制冷技术趋于成熟发明也就呼之欲出。这些同期发明家中有一个法国工程师名叫費迪南德·卡雷（F er dinan d Ca r ré），他也独立设计了一台制冷机，采用了与戈里类似的基本原理。他在巴黎为他的制冷机制作了几个模型，但是他的想法必将获得成功，因为一系列事件正在大西洋彼岸徐徐展开：美国南部出现了一种不同类型的冰荒。1861年美国内战爆发后，北方联军封锁叻南部各州南方经济陷入瘫痪。北方海军切断了冰块的供应由此造成的影响甚至超过了搅动墨西哥湾洋流的风暴。在此之前酷热难耐的南部各州对冰块贸易已经形成一种经济与文化上的依赖，突然间他们发现自己迫切需要人工制冷。

战争进行得如火如荼走私的船呮有时能够在晚上突破封锁线，到达大西洋和墨西哥湾沿岸的海滩但是，走私船不只贩运火药和武器有时也贩运特别新奇的货物，例洳根据戈里的设计而制造的制冰机这种新设备使用氨气作为制冷剂，每小时能够生产400磅冰块戈里的机器从法国一路走私至佐治亚州、蕗易斯安那州